Umleiten oder nicht umleiten: Auswirkungen der Echtzeit-Umleitung in städtischen Straßennetzen

Verkehrsstaus sind ein großes Problem, das zu wirtschaftlichen und zeitlichen Verlusten führt. So stiegen die Kosten für Verkehrsstaus in den Vereinigten Staaten von 42 Milliarden Dollar im Jahr 1982 auf 160 Milliarden Dollar im Jahr 2015. Während Echtzeitdaten die Routenplanung und Stauvorhersage verbessern, ist eine kontinuierliche Umleitung rechenintensiv und erfordert eine erhebliche Bandbreite. In diesem Papier werden die Vorteile von Umleitungsstrategien anhand von realen Daten aus Städten wie New York und London bewertet. Dabei zeigt sich, dass eine Umleitung nur selten notwendig ist und nur begrenzte Verbesserungen der Reisezeit bringt. Die Studie deutet darauf hin, dass eine Umleitung in Echtzeit die Reisezeiten bei schweren Staus verbessern kann, dass aber ein kollektiverer Ansatz für das Fahrzeugmanagement den Verkehrsfluss weiter optimieren könnte. Zukünftige Arbeiten werden sich auf die Verbesserung der Routenaktualisierung und die Erforschung kooperativer Strategien für ein besseres Verkehrsgleichgewicht konzentrieren.

Die Routenplanung stellt eine große Herausforderung dar und hat erhebliche Auswirkungen auf die Sicherheit, die Wirtschaft und sogar das Klima. Die ständig wachsende Stadtbevölkerung führt zu einem erheblichen Anstieg der Pendlerzeiten, was die Bedeutung einer effizienten Routenplanung in Echtzeit unterstreicht. Im Wesentlichen geht es darum, die schnellste Route zum Zielort in einer realistischen Umgebung zu berechnen, in der sich die Verkehrsbedingungen zeitlich verändern. Infolgedessen ist möglicherweise eine große Menge an Verkehrsdaten erforderlich, und die Route muss ständig aktualisiert werden. Wir befassen uns daher mit dem Problem der Umleitung, um die Fragen zu beantworten, wann, wie oft und wo eine Umleitung sinnvoll ist. Wir stützen unsere Studie auf einen realen Datensatz, der die Reisezeiten der Straßenabschnitte von New York, London und Chicago umfasst und über drei Monate gesammelt wurde. Anhand dieses Datensatzes implementieren wir einen optimalen Algorithmus, der ideale Vorhersagen für die Geschwindigkeiten auf den Straßenabschnitten des Netzes nachahmen kann. Auf diese Weise können wir die untere Grenze der Reisezeit berechnen, die als Referenz für andere Routing-Techniken dient. In erster Linie quantifizieren wir den erzielten Reisezeitgewinn einer statischen, keiner Umleitungsstrategie und einer kontinuierlichen Umleitungsstrategie. Überraschenderweise stellen wir fest, dass die Verkehrsbedingungen für kurze Zeitfenster hinreichend stabil sind und die Umleitung eines Fahrzeugs nur sehr selten sinnvoll ist, wenn genaue Statistiken zur Abfahrtszeit genutzt werden. In der Regel sollte eine Umleitung in Echtzeit nur während der Hauptverkehrszeiten und bei langen Strecken, die durch gut identifizierte Straßenabschnitte führen, ausgelöst werden.